發(fā)布時(shí)間：2020-11-21 22:47

　　 固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)是火箭彈、導(dǎo)彈的動(dòng)力裝置,藥柱是固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部分。本文對翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律進(jìn)行了研究,基于遺傳算法對翼柱型藥柱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì),對翼柱型藥柱固化降溫過程中的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究,對過載條件下藥柱的力學(xué)響應(yīng)進(jìn)行了研究,對管型藥柱發(fā)動(dòng)機(jī)在點(diǎn)火時(shí)期內(nèi)流場進(jìn)行了數(shù)值計(jì)算。主要工作內(nèi)容及結(jié)論如下:1、研究了平底翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律。結(jié)果表明:當(dāng)翼槽數(shù)為8,長徑比為1.7時(shí),藥柱燃燒更接近恒面性;以藥柱外徑為基準(zhǔn),當(dāng)藥柱設(shè)計(jì)參數(shù)翼頂緣相對半徑大于0.36且小于0.71,翼槽相對深度大于0.17且小于0.375,翼槽相對厚度小于0.036時(shí),藥柱燃燒呈現(xiàn)先增面后減面性,當(dāng)設(shè)計(jì)參數(shù)在給定范圍外時(shí),藥柱燃燒呈現(xiàn)單增面性或單減面性。2、研究了橢球翼柱型藥柱的燃燒規(guī)律。結(jié)果表明:以藥柱外徑為基準(zhǔn),當(dāng)翼頂緣相對半徑小于0.2,翼槽相對深度小于0.3,翼槽相對厚度小于0.15,藥柱前圓柱段內(nèi)孔相對半徑小于0.1,藥柱后圓柱段內(nèi)孔相對半徑大于0.2且小于0.3時(shí),藥柱燃燒過程更加接近恒面性。3、以藥柱燃燒面積方差為目標(biāo)函數(shù),對翼柱型藥柱進(jìn)行了優(yōu)化設(shè)計(jì)。結(jié)果表明:優(yōu)化后的藥柱燃燒面積方差更小,燃燒過程更平穩(wěn),更接近恒面性。4、研究了固化降溫過程中翼柱型藥柱的力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明:在降溫過程中,翼柱型藥柱的最大應(yīng)力與最大應(yīng)變出現(xiàn)在翼槽右側(cè)平面與翼槽底面相交處,隨著藥柱泊松比的減小,藥柱最大應(yīng)力與最大應(yīng)變也呈現(xiàn)減小的趨勢。5、研究了過載條件下發(fā)動(dòng)機(jī)的力學(xué)響應(yīng)。結(jié)果表明:臥式運(yùn)輸中,藥柱最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在底部端面內(nèi)孔處,立式運(yùn)輸中,藥柱最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在底部端面外側(cè);在載荷相同的條件下,錐柱型藥柱最大應(yīng)力點(diǎn)出現(xiàn)在錐形槽側(cè)面,且比管型藥柱最大應(yīng)力大14.67%;隨著過載載荷、藥柱泊松比的增大,藥柱的最大應(yīng)力最大應(yīng)變呈現(xiàn)增大的趨勢。6、研究了管型藥柱固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火時(shí)期的內(nèi)流場。結(jié)果表明:點(diǎn)火器產(chǎn)生的高溫高壓燃?xì)饴氏仁箖?nèi)燃管型藥柱右端面處的溫度達(dá)到推進(jìn)劑著火點(diǎn),燃燒火焰由裝藥的右端向左端逐漸擴(kuò)散。
【學(xué)位單位】：沈陽理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：V435
【部分圖文】：

用于通訊架線、飛機(jī)彈射座椅等特殊用途。??固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)主要有四個(gè)基本組成部分，分別為固體推進(jìn)劑裝藥（藥柱）、??燃燒室殼體、噴管和點(diǎn)火裝置，如圖１．１所示。固體推進(jìn)劑裝藥，也就是藥柱，是??固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力來源，燃燒室殼體形成的內(nèi)腔為藥柱的燃燒提供了場所，??點(diǎn)火裝置用于點(diǎn)燃裝藥表面，藥柱燃燒生成的高溫高壓燃?xì)馔ㄟ^拉瓦爾噴管加速??噴出，產(chǎn)生推力，藥柱完全燃燒后，發(fā)動(dòng)機(jī)停止工作。??０?０?０?…巧體。推進(jìn)劑。裝藥ｎ??１＞１???＼ｒ＾??＝ｎ?Ｏ?Ｐ?辦?＆?Ｑ?Ｑ?Ｏ?＾?Ｑ?ｏ?／?／??燃燒室殼體ｙ?點(diǎn)火裝置ｊ噴管ｙ??圖１．１固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)簡圖??Ｆｉｇ．?１．１?Ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｓｏｌｉｄ?ｒｏｃｋｅｔ?ｍｏｔｏｒ??隨著科技的發(fā)展，未來戰(zhàn)爭中固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)將扮演著越來越重要的角色，??因此需要對發(fā)動(dòng)機(jī)裝藥進(jìn)行不斷的優(yōu)化，進(jìn)而探究更加滿足實(shí)戰(zhàn)要求的固體推進(jìn)??－］－??

圖２．２平底翼柱型藥柱三維模型及燃面劃分示意圖??Ｆｉｇ２．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｏｆ?３Ｄ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｂｕｒｎｉｎｇ?ａｒｅａ??２．１．２燃燒過程中關(guān)鍵點(diǎn)的確定??藥柱的燃燒過程遵從平行層燃燒定律，它基于以下假設(shè)：??１）整個(gè)裝藥的燃燒表面同時(shí)點(diǎn)燃；??２）裝藥成分均勻，燃燒表面各點(diǎn)的條件相同；??３）燃燒表面上各點(diǎn)均向內(nèi)部推移，且燃速相同。??藥柱在燃燒過程中，燃燒面積發(fā)生變化時(shí)所對應(yīng)的燃去肉厚ｅ稱為關(guān)鍵點(diǎn)＾??（ｉ＝ｌ，２，?３，．．．）。對于本章中所研究的平底翼柱型藥柱來說，其關(guān)鍵點(diǎn)ａ?（ｉ＝ｌ，??２，?３，?４，?５，?６）出現(xiàn)的位置如圖２．３所示，分別為：翼槽相連點(diǎn)ｅ／，翼槽底面燃??盡點(diǎn)翼頂緣與藥柱外側(cè)面相連點(diǎn)側(cè)端面燃盡點(diǎn)翼頂緣燃盡點(diǎn)，藥??－１０－??

??圖２．１平底翼柱型藥柱剖面及設(shè)計(jì)參數(shù)示意圖??Ｆｉｇ２．１?Ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ??一?＼?４??＼??ｖ??＾?Ｓ１１??ｄ??ｖ?Ｓ５?Ｓ６Ｓ１０??Ｔ?ｖｔ１丨斗，??１?Ｉ?ｚ?匕??圖２．２平底翼柱型藥柱三維模型及燃面劃分示意圖??Ｆｉｇ２．２?Ｇｅｏｍｅｔｒｙ?ｏｆ?３Ｄ?ｆｉｎｏｃｙｌ?ｇｒａｉｎ?ｗｉｔｈ?ｆｌａｔ?ｈｅａｄ?ａｎｄ?ｐｒｏｆｉｌｅ?ｏｆ?ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ?ｂｕｒｎｉｎｇ?ａｒｅａ??２．１．２燃燒過程中關(guān)鍵點(diǎn)的確定??藥柱的燃燒過程遵從平行層燃燒定律，它基于以下假設(shè)：??１）
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本文編號：2893717